[发明专利]一种NR-CNF-PANI导电复合材料及其制备方法和应用

摘要

本发明属于高分子复合导电材料领域，公开了一种NR‑CNF‑PANI导电复合材料及其制备方法和应用。该复合材料采用下列方法制备得到：a.CNF悬浮液的制备；b.CNF‑PANI导电复合物的制备；c.NR‑CNF‑PANI导电复合材料的制备。该复合材料可用于制备柔性导电材料，具有较好的应用前景。

主权项

1.一种天然橡胶（NR）‑纤维素纳米纤丝（CNF）‑聚苯胺（PANI）导电复合材料，其特征在于该复合材料采用下列方法制备得到：a. CNF悬浮液的制备；b. CNF ‑ PANI导电复合物的制备；c. NR‑CNF‑PANI导电复合材料的制备；其中，步骤a中CNF悬浮液的制备方法包括以下步骤：（1）取质量分数40~70%的硫酸加热搅拌，使温度维持在45±1℃，然后取粉碎的脱脂棉10g~50g，缓慢加入硫酸中，持续搅拌30~50分钟；（2）加入去离子水终止酸水解反应，将所得悬浮液用蒸馏水反复漂洗后转移至透析袋中透析至pH值为7；（3）取上述悬浮液，在500~1000w功率下超声粉碎90~150分钟，即制得CNF悬浮液；步骤b中CNF‑PANI导电复合物的制备方法包括以下步骤：（1）通过减压蒸馏法将苯胺（An）提纯；（2）取0.05~0.2mol提纯后的An，将其溶解于50~200ml浓度为2mol/l的硫酸溶液中；（3）按An：CNF质量比为1~10称取CNF悬浮液，稀释至300~500ml，超声处理5~10min，功率为500~1000W，使其均匀分散，然后与An溶液混合，经过磁力搅拌后，将混合悬浮液超声处理30~100min，功率为500~1000W；（4）将混合悬浮液在冰水浴条件下搅拌至0~5℃；（5）以(NH4)2S2O8与An摩尔比为0.5~2称取浓度为2mol/l的过硫酸铵溶液，将过硫酸铵溶液加入混合悬浮液中，滴加速度为3s~5s一滴，温度一直控制为0~5℃，反应2~5小时，直至最终变为黑色；（6）在0~5℃条件下静置12h后，对产物进行抽滤，用蒸馏水洗涤数次以除去副产物及未反应试剂，然后用氨水和蒸馏水多次洗涤，去除掺杂在CNF‑PANI导电复合物中的H2SO4，防止在乳液共混试验时天然乳胶发生聚合；（7）将最终的CNF‑PANI导电复合物重新溶于水中，剧烈搅拌即可；步骤c中NR‑CNF‑PANI导电复合材料的制备方法包括以下步骤：（1）称取所需要的CNF‑PANI悬浮液，CNF含量为NR的1%~10%，PANI含量为NR的1%~50%，将悬浮液稀释到200~500ml，调节PH值为9，将溶液机械搅拌后，超声处理5~10min，功率为500~1000W，使得悬浮液重新均匀分散；（2）称取NR溶液并稀释到100ml，NR含量为4~6%，经过磁力搅拌后加入CNF‑PANI悬浮液；（3）对混合液剧烈地机械搅拌，并加入以下比例的硫化试剂，以NR质量为100%计，硫磺为0.2~5%、硬脂酸为3~7%、氧化锌为5~10%、促进剂DM为0.3~0.5%、促进剂CZ为1~3%和防老剂4010为1~3%，形成均匀混合的溶液；（4）滴加25~100ml浓度为2mol/l的硫酸溶液，使得混合溶液形成沉淀同时对PANI重新掺杂；（5）用蒸馏水洗涤固体沉淀数次以除去表面杂质，干燥；（6）将干燥过后的复合材料切片，并在平板硫化机上通过模具热压成型，时间为5~10min，温度为145±5℃，压力为5~10MPa，最终制得NR‑CNF‑PANI导电复合材料。